JP3323759B2 - Pulse width modulation converter device - Google Patents

Pulse width modulation converter device

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JP3323759B2
JP3323759B2 JP28078796A JP28078796A JP3323759B2 JP 3323759 B2 JP3323759 B2 JP 3323759B2 JP 28078796 A JP28078796 A JP 28078796A JP 28078796 A JP28078796 A JP 28078796A JP 3323759 B2 JP3323759 B2 JP 3323759B2
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洋 藤井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入力側に交流リア
クトルを備えたパルス幅変調コンバータ装置に係り、特
に、電源電圧やパルス幅変調コンバータ主回路に波形歪
みがあっても、歪みの少ない電源電流を流すことができ
るパルス幅変調コンバータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width modulation converter having an AC reactor on the input side, and more particularly, to a power supply having less distortion even if a power supply voltage or a main circuit of the pulse width modulation converter has waveform distortion. The present invention relates to a pulse width modulation converter device capable of flowing a current.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パワーエレクトロニクス機器の高
調波電流による電力系統への障害が問題となっており、
このため、最近、電源電流の高調波規制のガイドライン
が設定され、パワーエレクトロニクス機器では、電源高
調波の抑制が必須の要件になって来ている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a problem that a harmonic current of a power electronic device causes an obstacle to a power system.
For this reason, recently, guidelines for power supply current harmonic regulation have been set, and in power electronics devices, suppression of power supply harmonics has become an essential requirement.

【0003】そこで、例えば特開昭59−194697
号公報では、商用電源周波数に対応した電源電流のフィ
ードバック制御により、電源電流が正弦波状になるよう
にした電圧形のPWM(パルス幅変調)コンバータについ
て開示している。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-194697
This publication discloses a voltage-type PWM (pulse width modulation) converter in which the power supply current is sinusoidal by feedback control of the power supply current corresponding to the commercial power supply frequency.

【0004】このコンバータにおいては、電源電流の振
幅指令を、平滑コンデンサ間の直流電圧が指令値に一致
するように出力し、この振幅指令のもとで、電源電圧に
同期した正弦波状の電源電流指令に実際の電源電流が追
従するようにコンバータの電圧指令を出力することによ
り、電源電流が正弦波状になるようにしている。
In this converter, a power supply current amplitude command is output so that the DC voltage between the smoothing capacitors coincides with the command value. Under this amplitude command, a sinusoidal power supply current synchronized with the power supply voltage is output. By outputting a converter voltage command so that the actual power supply current follows the command, the power supply current is made to have a sine wave shape.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、高次
の高調波の抑制について配慮がされておらず、充分な電
源電流の正弦波化の点で問題があった。すなわち、上記
従来技術は、電源周波数についてのフィードバック制御
系を構成しており、その応答は1000rad/s(応
答時定数が1msに相当)程度に設定されおり、5次、
7次の高調波電流成分に対しては制御応答が不充分で、
これら高調波電流成分を抑制することは難しい。
In the above prior art, no consideration is given to suppression of higher-order harmonics, and there is a problem in that a sufficient power supply current is converted into a sine wave. That is, the above-described conventional technology forms a feedback control system for the power supply frequency, and its response is set to about 1000 rad / s (corresponding to a response time constant of 1 ms).
The control response is insufficient for the 7th harmonic current component,
It is difficult to suppress these harmonic current components.

【0006】このため、電源電圧やPWMコンバータの
出力電圧の歪み等により5次、7次を中心とした高調波
電流が流れると基本波の電流制御系だけでは、高調波の
電源電流が抑制できない。
For this reason, if harmonic currents centering on the fifth and seventh orders flow due to the distortion of the power supply voltage or the output voltage of the PWM converter, etc., the power supply current of the harmonics cannot be suppressed only by the current control system of the fundamental wave. .

【0007】そこで、従来技術では、電源側に交流リア
クトル(以下、ACLと記す)を設け、これにより電流
の正弦波化を図っているが、このようなACLを有する
PWMコンバータの場合、電源電圧や、PWMコンバー
タでの高調波電圧歪み量ΔVnと高調波電流成分ΔIn
の関係は、次の(1)式で表わせる。
Therefore, in the prior art, an AC reactor (hereinafter, referred to as ACL) is provided on the power supply side to thereby make the current a sine wave. However, in the case of a PWM converter having such an ACL, the power supply voltage is reduced. And the harmonic voltage distortion amount ΔVn and the harmonic current component ΔIn in the PWM converter.
Can be expressed by the following equation (1).

【0008】 ΔIn(%)≒ΔVn(%)・100/〔(ACLの%X)・n〕…………(1) ここで、ΔIn(%):電源電流(交流リアクトル電流)の n次の高調波含有(%) ΔVn(%):電源電圧やPWMコンバータ出力電圧の n次の高調波含有量(%) n:高調波の次数 ACLの%X:定格電源電流を流した場合の ACLによる電圧降下と電源電圧との比率(%) この(1)式は、電源電流の高調波成分の大きさが電源電
圧やPWMコンバータに含まれる高調波電圧成分の大き
さに比例し、ACLのインダクタンスに反比例すること
を表わしている。
[0008] ΔIn (%) nΔVn (%) · 100 / [(% X of ACL) · n] (1) where, ΔIn (%): nth order of power supply current (AC reactor current) harmonic content (%) ΔVn (%): n -order harmonic content of the power supply voltage or PWM converter output voltage (%) n:% orders ACL harmonics X: in passing the rated supply current The ratio of the voltage drop due to the ACL to the power supply voltage (%) Equation (1) indicates that the magnitude of the harmonic component of the power supply current is proportional to the magnitude of the harmonic voltage component included in the power supply voltage or the PWM converter. Is inversely proportional to the inductance of

【0009】例えば、いま、n=5のときの高調波含有
率を2%、つまりΔV5=2%とすると、高圧で受電す
る需要家向けの高調波規制ガイドライン値は、ΔI5=
4%なので、この値以下に抑制するにはインダクタンス
が10%X以上のACLが必要になるが、一般的には、
電源電圧やPWMコンバータ電圧の歪みの影響などを考
慮して、さらに大きい、例えば15〜20%XのACL
が使用されている。
For example, assuming that the harmonic content when n = 5 is 2%, that is, ΔV5 = 2%, the harmonic regulation guideline value for a consumer who receives power at high voltage is ΔI5 =
Since it is 4%, an ACL having an inductance of 10% X or more is required to suppress the value to this value or less.
Considering the influence of the distortion of the power supply voltage and the PWM converter voltage, a larger ACL, for example, 15 to 20% X ACL is used.
Is used.

【0010】つまり、従来技術では、インダクタンスの
大きなACLを用いないと、電源電圧やPWMコンバー
タ電圧の歪みなどによる電源電流の歪みがほとんど抑制
できないことになり、この結果、高調波規制を満足する
ためにはインダクタンスの大きいACLが必要となって
いた。
That is, in the prior art, unless an ACL having a large inductance is used, the distortion of the power supply current due to the distortion of the power supply voltage or the PWM converter voltage can hardly be suppressed. As a result, the harmonic regulation is satisfied. Required an ACL with a large inductance.

【0011】この結果、従来技術では、体積が大きく、
重量も大で、しかも高価な、インダクタンスの大きいA
CLが必要になり、このため、高価格の装置になってし
まうと言う問題があった。
As a result, in the prior art, the volume is large,
A, heavy and expensive, with large inductance
There is a problem that a CL is required, which results in an expensive device.

【0012】本発明の目的は、電源電圧やPWMコンバ
ータの電圧に歪みがある場合でも、ACLのインダクタ
ンスを大きくすることなく、電源電流(ACL電流)の高
調波成分を低減でき、小型、軽量、低価格のPWMコン
バータ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to reduce the harmonic component of the power supply current (ACL current) without increasing the inductance of the ACL even if the power supply voltage or the voltage of the PWM converter is distorted. An object of the present invention is to provide a low-cost PWM converter device.

【0013】本発明の他の目的は、抑制したい高調波電
流の次数が任意に選択、設定できるようにしたPWMコ
ンバータ装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a PWM converter device in which the order of harmonic current to be suppressed can be arbitrarily selected and set.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的は、電源電圧及
びPWMコンバータによる高調波電圧成分の打消しに必
要な補償電圧を生成し、それをコンバータの交流側電圧
に重畳させ、(1)式で説明した高調波含有量ΔVn(%)
を等価的に零に近ずけるようにして、達成される。
An object of the present invention is to generate a power supply voltage and a compensation voltage necessary for canceling a harmonic voltage component by a PWM converter, superimpose the compensation voltage on the AC side voltage of the converter, and obtain an equation (1). Harmonic content ΔVn (%) explained in
Is equivalently approached to zero.

【0015】ACL(交流リアクトル)には、電源電圧と
コンバータ交流側電圧との差電圧が加わることから、電
源電圧とPWMコンバータの出力電圧による高調波電圧
相当分をコンバータの交流側電圧に重畳させることによ
り、このACLに流れる高調波電流を減少させることが
できる。
Since a difference voltage between the power supply voltage and the converter AC side voltage is applied to the ACL (AC reactor), a harmonic voltage equivalent to the power supply voltage and the output voltage of the PWM converter is superimposed on the AC side voltage of the converter. As a result, the harmonic current flowing through the ACL can be reduced.

【0016】このため、ACLに流れる高調波電流成分
を、固定座標軸(uvw軸)から回転座標軸(dq軸)に変
換して、直流量として検出し、この直流量に比例積分補
償を施して各次高調波電流の補償電圧とし、これを交流
量に変換して基本波の電流制御系の出力に加算すること
により、最終的なコンバータ電圧指令を演算するように
した。
For this reason, the harmonic current component flowing through the ACL is converted from a fixed coordinate axis (uvw axis) to a rotating coordinate axis (dq axis) and detected as a DC amount. The final converter voltage command is calculated by calculating the compensation voltage of the second harmonic current, converting the compensation voltage into an AC amount, and adding it to the output of the current control system of the fundamental wave.

【0017】これにより、各次の高調波電流が夫々殆ど
無くなるように、コンバータ交流側の電圧が補償できる
ので、高調波電流を大幅に低減させることができる。す
なわち、電源電圧及びPWMコンバータに含まれる高調
波電圧とほぼ同等の電圧がコンバータの交流側電圧に重
畳されるので、(1)式に示したΔVn(%)が等価的に零
に近くなり、電源高調波電流もほぼ零になり、この結
果、ACLのインダクタンス値を大きくしなくても、電
源電圧やPWMコンバータ出力電圧の高調波成分による
高調波電流成分が抑制できる。
Thus, the voltage on the AC side of the converter can be compensated so that each harmonic current is almost eliminated, and the harmonic current can be greatly reduced. That is, since a voltage substantially equal to the power supply voltage and the harmonic voltage included in the PWM converter is superimposed on the AC side voltage of the converter, ΔVn (%) shown in Expression (1) becomes equivalently close to zero, The power supply harmonic current also becomes substantially zero. As a result, the harmonic current component due to the harmonic components of the power supply voltage and the output voltage of the PWM converter can be suppressed without increasing the inductance value of the ACL.

【0018】ところで、電源電圧やPWMコンバータの
出力に含まれる高調波電圧成分としては、一般的に5
次、7次が多い。しかし、例えば、7次の成分より11
次の成分が大きい電源の場合には、5次と11次を補償
した方が良い。従って、上記他の目的は、PWMコンバ
ータ装置が設置される電源の状態に応じて、補償すべき
高調波電流の次数が、マニュアル操作により任意に選
択、設定できるようにして達成される。
By the way, the harmonic voltage component included in the power supply voltage and the output of the PWM converter is generally 5
Next is the 7th order. However, for example, from the 7th order component, 11
In the case of a power supply having a large next component, it is better to compensate for the fifth and eleventh orders. Therefore, the other object is achieved in that the order of the harmonic current to be compensated can be arbitrarily selected and set by manual operation according to the state of the power supply in which the PWM converter device is installed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるPWMコンバ
ータ装置について、図示の実施形態に基づいて説明す
る。図1は、本発明の一実施形態で、図において、1は
交流電源、2はACL(交流リアクトル)、3はPWM
コンバータ主回路、4は平滑コンデンサ、そして5は負
荷である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a PWM converter according to the present invention will be described based on the illustrated embodiment. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 1 is an AC power supply, 2 is an ACL (AC reactor), and 3 is a PWM.
The converter main circuit, 4 is a smoothing capacitor, and 5 is a load.

【0020】PWMコンバータ主回路3には、ACL2
を介して、交流電源1からR、S、Tの3相の交流電力
が供給されており、この交流電力が、PWMコンバータ
主回路3により所定の電圧Vdcの直流電力に変換され、
平滑コンデンサ4で平滑化された上で負荷5に供給され
ることになる。
The PWM converter main circuit 3 includes an ACL 2
, And three-phase AC power of R, S, and T is supplied from the AC power supply 1, and this AC power is converted into DC power of a predetermined voltage Vdc by the PWM converter main circuit 3,
After being smoothed by the smoothing capacitor 4, it is supplied to the load 5.

【0021】また、このPWMコンバータ主回路3は、
必要に応じて逆変換動作制御も行えるように構成してあ
り、電力回生動作にも対応することができるようになっ
ている。
Further, the PWM converter main circuit 3 includes:
The configuration is such that the inverse conversion operation control can be performed as necessary, and it is possible to cope with the power regeneration operation.

【0022】負荷5は、例えば誘導電動機駆動用のイン
バータの主回路で、電圧Vdcの直流電力の供給を受け、
それを所定の可変電圧可変周波数の3相交流電力に変換
し、誘導電動機(図示してない)を可変速駆動するもので
ある。
The load 5 is, for example, a main circuit of an inverter for driving an induction motor, and is supplied with DC power of a voltage Vdc.
This is converted into three-phase AC power having a predetermined variable voltage and variable frequency, and an induction motor (not shown) is driven at a variable speed.

【0023】次に、6は直流電圧検出器、7は直流電圧
制御器で、直流電圧検出器6は、平滑コンデンサ4の両
端に表われる直流電圧Vdcを検出し、これを直流電圧制
御器7に供給する働きをし、直流電圧制御器7は、直流
電圧検出器6の出力Vdcを直流電圧指令Vdc*と比較
し、それらの差分として、有効パワー分電流指令Iq*
生成する働きをする。
Next, reference numeral 6 denotes a DC voltage detector, 7 denotes a DC voltage controller, and the DC voltage detector 6 detects a DC voltage Vdc appearing at both ends of the smoothing capacitor 4, and detects the DC voltage Vdc. The DC voltage controller 7 compares the output Vdc of the DC voltage detector 6 with the DC voltage command Vdc *, and generates an effective power component current command Iq * as a difference between them. .

【0024】8は交流電圧検出器、9は電源電圧位相演
算器で、交流電圧検出器8は、交流電源1の電圧Vr を
絶縁して検出する働きをし、電源電圧位相演算器9は、
電圧検出器8で検出した電圧Vr から3相交流電圧の内
のR相の電源電圧位相θrを検出する働きをする。
Reference numeral 8 denotes an AC voltage detector, 9 denotes a power supply voltage phase calculator, and the AC voltage detector 8 functions to insulate and detect the voltage Vr of the AC power supply 1.
From the voltage Vr detected by the voltage detector 8, it functions to detect the power supply voltage phase θr of the R phase among the three-phase AC voltages.

【0025】10は電流検出器(CT)、11は基本波電
流制御部で、電流検出器10、電源電流となるPWMコ
ンバータ主回路3の交流側電流、すなわち、ACL2の
電流iu、iwを検出する働きをし、基本波電流制御部1
1は、有効パワー分電流指令Iq*と電源電圧位相θr、
それにACL2の電流iu、iwを入力とし、これらによ
り、コンバータ交流側電圧指令Vux、Vwx、Vvxを出力
する働きをする。
Reference numeral 10 denotes a current detector (CT), 11 denotes a fundamental wave current control unit, which detects the current detector 10 and the AC side current of the PWM converter main circuit 3 serving as a power supply current, that is, the currents iu and iw of the ACL 2. The fundamental current control unit 1
1 is an effective power component current command Iq * and a power supply voltage phase θr,
In addition, the currents iu and iw of the ACL 2 are input, and these function to output converter AC side voltage commands Vux, Vwx and Vvx.

【0026】次に、この基本波電流制御部11の詳細を
図2のブロック図により説明する。まず、UVW/dq
変換処理部12では、θd=θr−π/2として、次の
(2)式による演算を行ない、実際の無効パワー分電流Id
と、有効パワー分電流Iqを算出する。
Next, the details of the fundamental wave current controller 11 will be described with reference to the block diagram of FIG. First, UVW / dq
The conversion processing unit 12 sets θd = θr−π / 2 and
(2) is calculated, and the actual reactive power component current Id is calculated.
Then, the effective power component current Iq is calculated.

【0027】 Id=〔(iu+2iw)/√3〕cosθd+iu・sinθd Iq=iu・cosθd−〔(iu+2iw)/√3〕sinθd …… ……(2) 次に、非干渉電流制御処理部13は、直流電圧制御器7
の出力である有効パワー分電流指令値Iq*が検出値Iq
に一致し、無効パワー分電流Idは、無効パワー分電流
指令値Id*=0により、零になるように、基本となるコ
ンバータ交流側電圧ベクトルの回転座標軸成分の指令V
qx、Vdxを出力する。
Id = [(iu + 2iw) / √3] cosθd + iu · sinθd Iq = iu · cosθd − [(iu + 2iw) / √3] sinθd (2) Next, the non-interference current control processing unit 13 DC voltage controller 7
The effective power component current command value Iq *, which is the output of
And the reactive power component current Id becomes zero according to the reactive power component current command value Id * = 0, so that the command V of the rotation coordinate axis component of the basic converter AC side voltage vector is obtained.
Outputs qx and Vdx.

【0028】そして、dq/UVW変換処理部14は、
これらの指令Vqx、Vdxに基づいて次の(3)式による演
算を行ない、3相交流の基本となるコンバータ交流側電
圧指令Vux、Vwx、Vvxを出力するのである。
The dq / UVW conversion processing unit 14
Based on these commands Vqx and Vdx, calculation is performed by the following equation (3), and the converter AC-side voltage commands Vux, Vwx and Vvx, which are the basics of three-phase AC, are output.

【0029】 Vux=Vdx・sinθd+Vqx・cosθd Vwx=(√3/2)(Vdx・cosθd−Vqx・sinθd)−Vux/2 Vvx=−(Vux+Vwx) ………………… …………………………(3) 次に、図1に戻り、15は高調波電流補償部で、高調波
基準位相演算処理部16と各次数高調波電流算出処理部
17、それに各次数高調波補償電圧演算処理部18とを
備え、電源電圧位相θrと、リアクトル電流検出値iu、
iwを入力し、これらに基づいて、3相の高調波補償電
圧指令ΔVu、ΔVv、ΔVwを出力する働きをするもの
で、本発明の主要部となっているものである。
Vux = Vdx · sinθd + Vqx · cosθd Vwx = (√3 / 2) (Vdx · cosθd−Vqx · sinθd) −Vux / 2 Vvx = − (Vux + Vwx) …………………………………… (3) Next, returning to FIG. 1, reference numeral 15 denotes a harmonic current compensating unit, a harmonic reference phase calculation processing unit 16, a harmonic current calculation processing unit 17, and a harmonic compensation voltage for each harmonic. A power supply voltage phase θr, a reactor current detection value iu,
iw is input and functions to output three-phase harmonic compensation voltage commands .DELTA.Vu, .DELTA.Vv, and .DELTA.Vw based on these, and are a main part of the present invention.

【0030】この高調波電流補償部15において、ま
ず、高調波基準位相演算処理部16では、入力された電
源電圧位相θrをn倍(nは高調波の次数)して、これら
の積n・θrを出力する。次に、各次数高調波電流算出処
理部17で、これらの積n・θrとリアクトル電流検出値
iu、iwに基づいて各次数の高調波電流成分を検出し、
これに対応して各次数高調波補償電圧演算処理部18
で、3相の高調波補償電圧指令ΔVu、ΔVv、ΔVwを
出力するのである。
In the harmonic current compensator 15, first, in the harmonic reference phase calculator 16, the input power supply voltage phase θr is multiplied by n (n is the order of the harmonic), and the product n · Outputs θr. Next, each order harmonic current calculation processing unit 17 detects a harmonic current component of each order based on the product n · θr and the reactor current detection values iu and iw,
Corresponding to this, each order harmonic compensation voltage calculation processing unit 18
Thus, three-phase harmonic compensation voltage commands ΔVu, ΔVv, ΔVw are output.

【0031】19はPWM信号発生部で、基本波電流制
御部11から出力されるコンバータの交流側電圧指令V
ux、Vvx、Vwxに、高調波電流補償部15から出力され
る3相の高調波補償電圧指令ΔVu、ΔVv、ΔVwが加
算された信号Vux*、Vvx*、Vwx*信号に基づいて、主
回路スイッチング素子制御用のスイッチング信号PWM
信号を発生し、これをPWMコンバータ主回路3に供給
する働きをする。
Reference numeral 19 denotes a PWM signal generating unit, which is a converter AC side voltage command V output from the fundamental wave current control unit 11.
Based on signals Vux * , Vvx * , Vwx * obtained by adding three-phase harmonic compensation voltage commands ΔVu, ΔVv, ΔVw output from harmonic current compensator 15 to ux, Vvx, Vwx. Switching signal PWM for switching element control
It serves to generate a signal and supply it to the PWM converter main circuit 3.

【0032】次に、高調波電流補償部15の詳細につい
て、図3により説明する。まず、3相/2相変換器20
では、次の(4)式による演算を実行し、2相指令iα、
iβを生成する。
Next, details of the harmonic current compensator 15 will be described with reference to FIG. First, the three-phase / two-phase converter 20
Then, the calculation according to the following equation (4) is executed, and the two-phase command iα,
Generate iβ.

【0033】 iα=iu iβ=(iu+2・iw)/√3 …………………… ………………(4) 次に、5次のdq変換器21aでは、高調波基準位相演
算処理部16から、基準位相信号として、n=5に対応
した信号5θrを入力し、以下の(5)式による演算によ
り、固定座標軸から5次の高調波に対応した回転座標軸
への変換を行い、夫々各相毎に5次の高調波電流Id5、
Iq5、Igd5、Igq5を算出する。
Iα = iu iβ = (iu + 2 · iw) / √3 (3) Next, in the fifth-order dq converter 21a, the harmonic reference phase calculation is performed. A signal 5θr corresponding to n = 5 is input from the processing unit 16 as a reference phase signal, and a conversion from the fixed coordinate axis to a rotating coordinate axis corresponding to the fifth harmonic is performed by the following equation (5). , The fifth harmonic current Id5 for each phase,
Iq5, Igd5, and Igq5 are calculated.

【0034】 Id5=iα×cos(5・θr)+iβ×sin(5・θr) Iq5=iα×〔−sin(5・θr)〕+iβ×〔cos(5・θr)〕 Igd5=iα×cos(−5・θr)+iβ×sin(−5・θr) Igq5=iα×〔−sin(−5・θr)〕+iβ×〔cos(−5・θr)〕 ……(5) ここで、Id5:5次高調波で正相の無効分電流 Iq5:5次高調波で正相の有効分電流 Igd5:5次高調波で逆相の無効分電流 Igq5:5次高調波で逆相の有効分電流 これらの出力は、n±1の次数のリプル電流を含んだ直
流量で出力される。そこで、夫々ローパスフィルタ22
a〜22dを介してリプル電流を除去し、直流量だけの
信号として、各次数高調波電流処理部17から出力する
ようになっている。
Id5 = iα × cos (5 · θr) + iβ × sin (5 · θr) Iq5 = iα × [−sin (5 · θr)] + iβ × [cos (5 · θr)] Igd5 = iα × cos ( −5 · θr) + iβ × sin (−5 · θr) Igq5 = iα × [−sin (−5 · θr)] + iβ × [cos (−5 · θr)] (5) where Id5: 5 Reactive component current of positive phase at the fifth harmonic Iq5: Active component current of positive phase at the fifth harmonic Igd5: Reactive component current of negative phase at the fifth harmonic Igq5: Active component current of negative phase at the fifth harmonic Is output as a DC amount including a ripple current of the order of n ± 1. Therefore, each of the low-pass filters 22
The ripple currents are removed via a to 22d, and are output from each order harmonic current processing unit 17 as a signal of only the DC amount.

【0035】次に、7次のdq変換器21bでも、同じ
く(5)式の演算を行うのであるが、今度は高調波基準位
相演算処理部16から、基準位相信号として、n=7に
対応した信号7θrを入力し、(5)式の中の定数5を7に
代えて演算し、これにより、固定座標軸から7次の高調
波に対応した回転座標軸への変換を行い、夫々各相毎に
7次の高調波電流Id7、Iq7、Igd7、Igq7を算出し、
同じく夫々ローパスフィルタ22e〜22hを介してリ
プル電流を除去し、直流量だけの信号として、各次数高
調波電流処理部17から出力する。
Next, in the 7th-order dq converter 21b, the operation of the equation (5) is performed in the same manner. This time, the harmonic reference phase operation processing unit 16 responds to n = 7 as a reference phase signal. The calculated signal 7θr is input, and the constant 5 in the equation (5) is calculated by replacing it with 7, thereby converting the fixed coordinate axis to the rotating coordinate axis corresponding to the seventh harmonic, and for each phase Calculate the seventh harmonic current Id7, Iq7, Igd7, Igq7,
Similarly, the ripple currents are removed via the low-pass filters 22e to 22h, respectively, and the signals are output from each order harmonic current processing unit 17 as signals of only the DC amount.

【0036】次に、各次数高調波補償電圧演算処理部1
8では、これらの各信号毎にゲイン処理部23a〜23
d、23e〜23hと、PI補償器(比例積分補償器)2
4a〜24d、24e〜24hを設け、まず、5次の信
号については、ゲイン処理部23a〜23dにより、A
CLの電圧降下量を各軸毎に算出し、次にPI補償器2
4a〜24dによりPI補償することにより、5次高調
波で正相のq軸電圧補償量Vq5と、5次高調波で正相の
d軸電圧補償量Vd5、5次高調波で逆相のq軸電圧補償
量Vgq5、それに5次高調波で逆相のd軸電圧補償量Vg
d5を夫々出力する。
Next, each order harmonic compensation voltage calculation processing section 1
8, the gain processing units 23 a to 23
d, 23e to 23h, PI compensator (proportional-integral compensator) 2
4a to 24d and 24e to 24h are provided. First, for the fifth-order signal, the gain processing units 23a to 23d execute A
The amount of voltage drop of CL is calculated for each axis.
By performing PI compensation by 4a to 24d, the q-axis voltage compensation amount Vq5 in the positive phase at the fifth harmonic and the d-axis voltage compensation amount Vd5 in the positive phase at the fifth harmonic are q in the negative phase at the fifth harmonic. Axial voltage compensation amount Vgq5, and d-axis voltage compensation amount Vg of the fifth harmonic and the opposite phase
Output d5 respectively.

【0037】次に、同じく7次の信号については、ゲイ
ン処理部23e〜23hにより、ACLの電圧降下量を
各軸毎に算出し、次にPI補償器24e〜24hにより
PI補償することにより、7次高調波で正相のq軸電圧
補償量Vq7と、7次高調波で正相のd軸電圧補償量Vd
7、7次高調波で逆相のq軸電圧補償量Vgq7、それに7
次高調波で逆相のd軸電圧補償量Vgd7を夫々出力す
る。
Next, for the seventh-order signal, the amount of voltage drop of the ACL is calculated for each axis by the gain processing units 23e to 23h, and then PI-compensated by the PI compensators 24e to 24h. The positive-order q-axis voltage compensation amount Vq7 at the seventh harmonic and the positive-phase d-axis voltage compensation amount Vd at the seventh harmonic
7, 7th-order harmonic and anti-phase q-axis voltage compensation amount Vgq7, and 7
A d-axis voltage compensation amount Vgd7 of the opposite harmonic and the opposite phase is output.

【0038】ここで、これら補償量の算出原理につい
て、図4により説明する。交流電源1の電圧のn次の高
調波電圧をΔVrnとし、これにより高調波電流ΔIunが
発生したと考えると、この高調波電流ΔIunによりAC
L2に表われる電圧降下量をコンバータ交流側電圧ΔV
unとして与えてやれば、ΔVrn≒ΔVunとなり、理論的
には、高調波電流ΔIunを零にすることができる。
Here, the principle of calculating these compensation amounts will be described with reference to FIG. Considering that the n-th harmonic voltage of the voltage of the AC power supply 1 is ΔVrn and that a harmonic current ΔIun is generated by this, the AC current is calculated based on the harmonic current ΔIun.
The amount of voltage drop that appears in L2 is the converter AC side voltage ΔV
If given as un, then ΔVrn ≒ ΔVun, and theoretically the harmonic current ΔIun can be made zero.

【0039】このとき、図示の電圧と電流のベクトル図
から明らかなように、電流ベクトルΔIunより90度位
相が進んだベクトルが電圧ベクトルΔVunとなる。そこ
で、電流ベクトルΔIunのd軸成分をIdfn、q軸成分
をIqfnとし、電圧ベクトルΔVunのd軸成分をVdfn、
q軸成分をVqfnとすると、これら直流量である各成分
の関係は、次の(6)式で表わされる。
At this time, as is clear from the voltage and current vector diagrams shown in the figure, the vector whose phase is advanced by 90 degrees from the current vector ΔIun becomes the voltage vector ΔVun. Therefore, the d-axis component of the current vector ΔIun is Idfn, the q-axis component is Iqfn, the d-axis component of the voltage vector ΔVun is Vdfn,
Assuming that the q-axis component is Vqfn, the relationship between these DC components is expressed by the following equation (6).

【0040】 Vdfn=−Iqfn・n・ωL Vqfn=Idfn・n・ωL ………… …………(6) ここで、ωは電源電圧の角周波数、LはACLのインダ
クタンス値である。従って、図3に示すローパスフィル
タ22aの出力が、この(6)式において、n=5とした
ときの正相の有効分電流Idf5で、ゲイン処理部23a
の出力が、正相の有効分電流Idf5によるACLの電圧
降下量Vqf5であり、ローパスフィルタ22bの出力
が、同じく正相の有効分電流Iqf5で、ゲイン処理部2
3bの出力が、同じくACLの電圧降下量Vdf5であ
る。
Vdfn = −Iqfn · n · ωL Vqfn = Idfn · n · ωL (6) where ω is the angular frequency of the power supply voltage, and L is the inductance value of the ACL. Therefore, the output of the low-pass filter 22a shown in FIG. 3 is obtained by the gain processing unit 23a with the positive-phase effective component current Idf5 when n = 5 in the equation (6).
Is the voltage drop amount Vqf5 of the ACL due to the positive-phase active component current Idf5, and the output of the low-pass filter 22b is the same positive-phase active component current Iqf5, and the gain processing unit 2
The output of 3b is the voltage drop amount Vdf5 of the ACL.

【0041】また、逆相の場合も同様で、(6)式におい
て、ωが負になるだけであり、従って、ローパスフィル
タ22c出力が、この(6)式において、n=5としたと
きの逆相の無効分電流Igdf5で、ゲイン処理部23c
の出力が、ACLの電圧降下量Vgdf5であり、ローパ
スフィルタ22dの出力が、逆相の有効分電流Igqf5
で、ゲイン処理部23dの出力が、ACLの電圧降下量
Vgqf5となる。
The same applies to the case of the opposite phase. In the equation (6), only ω becomes negative. Therefore, when the output of the low-pass filter 22c is n = 5 in the equation (6), The negative-phase reactive component current Igdf5 is applied to the gain processing unit 23c.
Is the voltage drop amount Vgdf5 of the ACL, and the output of the low-pass filter 22d is the active component current Igqf5
Thus, the output of the gain processing unit 23d becomes the voltage drop amount Vgqf5 of the ACL.

【0042】従って、以上の関係により、高調波電流に
対応した高調波電圧成分が演算できることになり、PI
補償器24a〜24dの出力に、夫々、5次高調波で正
相のq軸電圧補償量Vq5と、5次高調波で正相のd軸電
圧補償量Vd5、5次高調波で逆相のq軸電圧補償量Vgq
5、それに5次高調波で逆相のd軸電圧補償量Vgd5が得
られ、同様に、PI補償器24e〜24hの出力に、夫
々、7次高調波で正相のq軸電圧補償量Vq7と、7次高
調波で正相のd軸電圧補償量Vd7、5次高調波で逆相の
q軸電圧補償量Vgq7、それに5次高調波で逆相のd軸
電圧補7量Vgd7が得られるのである。
Accordingly, the harmonic voltage component corresponding to the harmonic current can be calculated from the above relationship, and PI
The outputs of the compensators 24a to 24d have the q-axis voltage compensation amount Vq5 of the positive phase at the fifth harmonic and the d-axis voltage compensation amount Vd5 of the positive phase at the fifth harmonic, respectively. q-axis voltage compensation amount Vgq
5, a d-axis voltage compensation amount Vgd5 of the negative order at the fifth harmonic is obtained. Similarly, the q-axis voltage compensation amount Vq7 of the positive phase at the seventh harmonic is output to the outputs of the PI compensators 24e to 24h, respectively. Then, the positive-order d-axis voltage compensation amount Vd7 at the seventh harmonic, the negative-phase q-axis voltage compensation amount Vgq7 at the fifth harmonic, and the negative-phase d-axis voltage compensation amount Vgd7 at the fifth harmonic are obtained. It is done.

【0043】次に、逆dq変換器25a、25bによ
り、これらの電圧補償量を回転座標軸から固定座標軸へ
変換する。このとき、まず、逆dq変換器25aでは、
高調波基準位相演算処理部16から、n=5に対応した
信号5θrを入力し、以下の(7)式の演算を実行すること
により、直流量の高調波補償電圧を交流量Vα5、Vβ
5、Vgα5、Vgβ5として出力する。
Next, these voltage compensation amounts are converted from the rotating coordinate axis to the fixed coordinate axis by the inverse dq converters 25a and 25b. At this time, first, in the inverse dq converter 25a,
By inputting the signal 5θr corresponding to n = 5 from the harmonic reference phase calculation processing unit 16 and executing the calculation of the following equation (7), the harmonic compensation voltage of the DC amount can be changed to the AC amount Vα5, Vβ
5, and output as Vgα5 and Vgβ5.

【0044】 Vα5=Vd5×cos(5・θr)+Vq5 ×〔−sin(5・θr)〕 Vβ5=Vd5×sin(5・θr)+Vq5×cos(5・θr) Vgα5=Vgd5×cos(−5・θr)+Vgq5 ×〔−sin(−5・θr)〕 Vgβ5=Vgd5×sin(−5・θr)+Vgq5×cos(−5・θr) …………(7) 他方、7次についても同様で、逆dq変換器25bにお
ける逆dq変換の基準位相を7θrにし、上記(7)式の定
数を7にするだけであり、これにより、逆dq変換器2
5bから直流量の高調波補償電圧を交流量Vα7、Vβ
7、Vgα7、Vgβ7として出力するのである。
Vα5 = Vd5 × cos (5 · θr) + Vq5 × [−sin (5 · θr)] Vβ5 = Vd5 × sin (5 · θr) + Vq5 × cos (5 · θr) Vgα5 = Vgd5 × cos (−5)・ Θr) + Vgq5 × [−sin (−5θr)] Vgβ5 = Vgd5 × sin (−5θr) + Vgq5 × cos (−5θr) (7) On the other hand, the same applies to the seventh order. , The reference phase of the inverse dq conversion in the inverse dq converter 25b is set to 7θr, and the constant of the above equation (7) is simply set to 7, whereby the inverse dq converter 2
From 5b, the harmonic compensation voltage of the DC amount is changed to the AC amount Vα7, Vβ
7, and output as Vgα7 and Vgβ7.

【0045】次に、これら逆dq変換器25a、25b
の出力について、図示のように、加算器を用いて、次の
(8)式による演算を行ない、5次と7次の補償電圧を加
算して、2軸の高調波電圧補償量ΔVα、ΔVβを得
る。
Next, these inverse dq converters 25a, 25b
As shown in the figure, the output of
The calculation based on the equation (8) is performed, and the fifth-order and seventh-order compensation voltages are added to obtain two-axis harmonic voltage compensation amounts ΔVα and ΔVβ.

【0046】 ΔVα=Vα5+Vgα5+Vα7+Vgα7 ΔVβ=Vβ5+Vgβ5+Vβ7+Vgβ7 ………… …………(8) そして、最後に2相/3相変換器26を用い、ここで、
次の(9)式による演算を行ない、2軸の高調波電圧補償
量ΔVα、ΔVβから3相の高調波補償電圧指令ΔV
u、ΔVv、ΔVwを夫々得るのである。
ΔVα = Vα5 + Vgα5 + Vα7 + Vgα7 ΔVβ = Vβ5 + Vgβ5 + Vβ7 + Vgβ7 (8) And finally, a two-phase / three-phase converter 26 is used.
The following equation (9) is used to calculate the three-phase harmonic compensation voltage command ΔV from the two-axis harmonic voltage compensation amounts ΔVα and ΔVβ.
u, ΔVv, and ΔVw are obtained respectively.

【0047】 ΔVu=ΔVβ ΔVv=−(√3・ΔVα+ΔVβ)/2 ΔVw=(√3・ΔVα−ΔVβ)/2 ………… …………(9) 次に、この実施形態の全体としての動作について説明す
る。上記したように、PWM信号発生部19には、基本
波電流制御部11から出力されるコンバータの交流側電
圧指令Vux、Vvx、Vwxに、高調波電流補償部11から
出力される3相の高調波補償電圧指令ΔVu、ΔVv、Δ
Vwが加算された信号Vux*、Vvx*、Vwx*信号が供給さ
れ、この結果、PWM信号発生部19からは、この補正
された信号Vux*、Vvx*、Vwx*信号に基づいて、主回
路スイッチング素子制御用のスイッチング信号PWM信
号が発生され、PWMコンバータ主回路3が制御され
る。
ΔVu = ΔVβ ΔVv = − (√3 · ΔVα + ΔVβ) / 2 ΔVw = (√3 · ΔVα−ΔVβ) / 2 (9) Next, as a whole of this embodiment, The operation will be described. As described above, the PWM signal generator 19 includes the three-phase harmonics output from the harmonic current compensator 11 with the AC voltage commands Vux, Vvx, and Vwx of the converter output from the fundamental current controller 11. Wave compensation voltage commands ΔVu, ΔVv, Δ
The signals Vux * , Vvx * , Vwx * to which Vw is added are supplied. As a result, the PWM signal generator 19 outputs the main circuit based on the corrected signals Vux * , Vvx * , Vwx *. A switching signal PWM signal for switching element control is generated, and the PWM converter main circuit 3 is controlled.

【0048】そして、このときの高調波補償電圧指令Δ
Vu、ΔVv、ΔVwは、上記したように、交流電源1の
電圧及びPWMコンバータ主回路3に含まれる高調波電
圧とほぼ同等の電圧が、このPWMコンバータ主回路3
の交流側電圧に現われるような値になるようにしてある
ので、(1)式に示したΔVn(%)が等価的に零に近くな
り、電源高調波電流もほぼ零になり、この結果、ACL
2のインダクタンス値を大きくしなくても、電源電圧や
PWMコンバータ出力電圧の高調波成分による高調波電
流成分を充分に抑制することができる。
At this time, the harmonic compensation voltage command Δ
As described above, Vu, ΔVv, and ΔVw are voltages substantially equivalent to the voltage of the AC power supply 1 and the harmonic voltage included in the PWM converter main circuit 3.
ΔVn (%) shown in equation (1) becomes equivalently close to zero, and the power supply harmonic current also becomes almost zero. As a result, ACL
The harmonic current component due to the harmonic components of the power supply voltage and the output voltage of the PWM converter can be sufficiently suppressed without increasing the inductance value of No. 2.

【0049】従って、この実施形態によれば、電源電圧
やPWMコンバータの電圧に歪みがある場合でも、AC
L2のインダクタンスを大きくする必要が無く、この結
果、小型、軽量、低価格のPWMコンバータ装置を得る
ことができる。以下、その理由について、さらに詳しく
説明する。
Therefore, according to this embodiment, even if the power supply voltage or the voltage of the PWM converter has distortion,
There is no need to increase the inductance of L2, and as a result, a compact, lightweight, low-cost PWM converter device can be obtained. Hereinafter, the reason will be described in more detail.

【0050】まず、上記実施形態では、抑制すべき高調
波成分の次数について、5次と7次の場合を適用対象と
しているので、始めに、その理由について説明する。一
般に商用電源に含まれる高調波電圧成分は、通常、5
次、7次が主な成分である。また、PWMコンバータの
制御にはデッドタイムが含まれるが、これによる出力電
圧歪みは5次の高調波成分となる。そこで、この実施形
態では、図3において説明したように、5次と7次の高
調波電流について、補償を行なっているのである。
First, in the above embodiment, the order of the harmonic components to be suppressed is applied to the fifth and seventh orders. First, the reason will be described. Generally, the harmonic voltage component included in the commercial power supply is usually 5
The next and seventh orders are the main components. In addition, although the dead time is included in the control of the PWM converter, the output voltage distortion resulting therefrom becomes a fifth harmonic component. Therefore, in this embodiment, as described with reference to FIG. 3, compensation is performed for the fifth and seventh harmonic currents.

【0051】次に、電源電圧やPWMコンバータの出力
電圧に高調波による歪みがあると、(1)式に示したよう
に、各次数の電源高調波電圧に対応した高調波電流がA
CL2に流れる。
Next, if the power supply voltage or the output voltage of the PWM converter has distortion due to harmonics, as shown in the equation (1), the harmonic current corresponding to the power supply harmonic voltage of each order becomes A
It flows to CL2.

【0052】このリアクトル電流には基本波電流を含む
が、この実施形態例では、図6に示すように、dq変換
器21a、21bを設け、5次と7次の電源位相でdq
変換し、ローパスフィルタ22a〜22hを介するする
ことで、ほぼ5次、7次の高調波電流成分を直流量で検
出できる。
Although this reactor current includes a fundamental wave current, in this embodiment, as shown in FIG. 6, dq converters 21a and 21b are provided, and dq converters 21a and 21b are provided in the fifth and seventh power supply phases.
By performing the conversion and passing through the low-pass filters 22a to 22h, approximately the fifth and seventh harmonic current components can be detected by the DC amount.

【0053】また、この実施形態例では、ゲイン処理部
23a〜23hにより、5次、7次の高調波電流にωL
を乗じてACLの電圧降下量を算出し、PI補償器24
a〜24hを介して補償電圧を出力しており、これによ
り、PWMコンバータ交流側の電圧に、電源電圧やPW
Mコンバータに含まれる5次、7次の高調波電圧相当の
電圧を相殺するようにフィードバック制御が働くように
してある。
In this embodiment, the gain processing units 23a to 23h apply ωL to the fifth and seventh harmonic currents.
To calculate the amount of voltage drop of the ACL,
a to 24h, the compensation voltage is output, so that the power supply voltage or PW
Feedback control is performed so as to cancel the voltages corresponding to the fifth and seventh harmonic voltages included in the M converter.

【0054】この結果、リアクトル電流から、5次、7
次の高調波電流成分がほとんどなくなり、dq変換器2
1a〜21hの出力の平均値は零の状態で定常状態とな
り、さらにゲイン処理部23a〜23hの出力は全て零
にすることができる。なお、この場合でも、PI補償器
24a〜24h内の積分器の出力には、補償電圧が保持
されている。
As a result, from the reactor current, the fifth-order, seventh
The next harmonic current component is almost eliminated, and the dq converter 2
The average value of the outputs 1a to 21h becomes a steady state when the output is zero, and all the outputs of the gain processing units 23a to 23h can be made zero. In this case, the compensation voltage is held at the output of the integrator in each of the PI compensators 24a to 24h.

【0055】次に、図5は、図1の実施形態について、
シミュレーションして得た動作波形の一例で、この例
は、正弦波の交流に10%の5次高調波と7%の7次高
調波を加えた交流電源を用い、交流リアクトル15%X
の条件でシミュレーションしたときの波形である。
Next, FIG. 5 shows the embodiment of FIG.
This is an example of an operation waveform obtained by simulation. In this example, an AC power supply in which a fifth harmonic of 10% and a seventh harmonic of 7% are added to a sine wave AC is used, and an AC reactor of 15% X
This is a waveform when a simulation is performed under the conditions of (1) and (2).

【0056】図5において、Vrは電源電圧波形で、Δ
Vrが10%の5次高調波と7%の7次高調波を加えた
高調波電圧波形であり、従って、電源電圧波形Vrは、
正弦波の交流に10%の5次高調波と7%の7次高調波
を加えた波形になっていることになる。
In FIG. 5, Vr is a power supply voltage waveform and Δr
Vr is a harmonic voltage waveform obtained by adding the 5th harmonic of 10% and the 7th harmonic of 7%. Therefore, the power supply voltage waveform Vr is
The waveform has a waveform obtained by adding the fifth harmonic of 10% and the seventh harmonic of 7% to the alternating current of the sine wave.

【0057】そして、この図5において、まず、上側の
図(a)が従来技術における波形で、本発明の実施形態例
における高調波電流補償部15がない場合であり、従っ
て、補償電圧ΔVuは零で、このため、電源電流iuは
大きく歪んだままである。
In FIG. 5, first, the upper diagram (a) shows the waveform in the prior art, in which the harmonic current compensator 15 in the embodiment of the present invention is not provided. Therefore, the compensation voltage ΔVu is At zero, the power supply current iu therefore remains largely distorted.

【0058】一方、図5の下側の図(b)は、上記した本
発明の実施形態例の場合で、高調波電流補償部15が追
加された高調波電流補償有りの場合であり、これにより
定常時はリアクトル電流iu、iwの高調波がほぼ零と
なり、図3のdq変換器21a、21bの出力は平均値
が零になる。
On the other hand, FIG. 5B in the lower part of FIG. 5 shows the case of the above-described embodiment of the present invention, in which the harmonic current compensator 15 is added and the harmonic current compensation is performed. Accordingly, the harmonics of the reactor currents iu and iw become substantially zero in a steady state, and the average value of the outputs of the dq converters 21a and 21b in FIG. 3 becomes zero.

【0059】しかし、PI補償器24a〜の働きによ
り、高調波電流が零になるように補償電圧が保持される
ので、この結果、補償電圧ΔVuは、図5(b)に示すよ
うに、高調波電圧ΔVrとほぼ同一の電圧指令となり、
この電圧がコンバータ交流側電圧に重畳されることにな
り、この結果、高調波電圧ΔVrと補償電圧ΔVuの差
電圧で高調波電流が流れることから、高調波電流はほぼ
零となる。
However, the compensation voltage is held by the operation of the PI compensators 24a to 24 so that the harmonic current becomes zero. As a result, the compensation voltage ΔVu becomes higher as shown in FIG. The voltage command becomes almost the same as the wave voltage ΔVr,
This voltage is superimposed on the converter AC side voltage. As a result, a harmonic current flows with a difference voltage between the harmonic voltage ΔVr and the compensation voltage ΔVu, and the harmonic current becomes almost zero.

【0060】従って、上記実施形態例によれば、電源電
圧やPWMコンバータ出力電圧に含まれる高調波電圧成
分を相殺するように、PWMコンバータ主回路3の交流
側電圧を出力されることができるので、電圧歪みが大き
い場合でも、電源電流の高調波が大幅に低減できるとい
う効果が得られ、この結果、交流リアクトルのインダク
タンスを小さくしても、電源電流の高調波成分が増加す
る虞れを無くすことができるので、交流リアクトルを小
型、軽量、低価格化でき、PWMコンバータ装置を小
型、軽量、低価格化できるという効果がある。
Therefore, according to the above embodiment, the AC side voltage of the PWM converter main circuit 3 can be output so as to cancel out the harmonic voltage components included in the power supply voltage and the PWM converter output voltage. Even when the voltage distortion is large, the effect that the harmonics of the power supply current can be greatly reduced is obtained. As a result, even if the inductance of the AC reactor is reduced, there is no possibility that the harmonic components of the power supply current increase. Therefore, there is an effect that the AC reactor can be reduced in size, weight, and price, and the PWM converter device can be reduced in size, weight, and price.

【0061】ところで、以上の説明では、全体の制御動
作が全てハード構成により遂行されるものとして説明し
たが、実際には、コンピュータのプログラムによるソフ
ト構成が用いられる場合がある。そこで、この場合の処
理をフローチャートで示したのが図8である。
In the above description, it has been described that the entire control operation is performed by a hardware configuration. However, in actuality, a software configuration by a computer program may be used. FIG. 8 is a flowchart showing the process in this case.

【0062】以上は本発明の第1の実施形態についての
説明であるが、次に、本発明の他の実施形態について説
明する。まず、図6は、本発明の第2の実施形態におけ
る高調波電流補償部11を示したものて、全体の構成
は、図1の実施形態と同じである。そして、この図6に
示す高調波電流補償部11が、図3に示した実施形態と
異なる点は、ローパスフィルタ22a〜が省略されてい
る点にある。
The above is the description of the first embodiment of the present invention. Next, another embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 6 shows a harmonic current compensator 11 according to the second embodiment of the present invention, and the overall configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. The difference of the harmonic current compensator 11 shown in FIG. 6 from the embodiment shown in FIG. 3 is that the low-pass filters 22a to 22a are omitted.

【0063】この図6に示すように、ローパスフィルタ
22a〜が省略されていても、PI補償24a〜には積
分器が存在するので、これの働きにより、かなりのフィ
ルタ機能が得られることになり、この結果、この図6の
実施形態によっても、図3の実施形態とほぼ同様の動作
が得られると共に、構成が簡単になるという効果があ
る。
As shown in FIG. 6, even if the low-pass filters 22a to 22a are omitted, since an integrator exists in the PI compensation 24a to 24, a considerable filter function can be obtained by the function of the integrator. As a result, according to the embodiment of FIG. 6, substantially the same operation as that of the embodiment of FIG. 3 can be obtained, and the configuration is simplified.

【0064】なお、図3と図6の実施形態においては、
PI補償器24a〜が用いられているが、この代りに積
分補償器を用いてもよく、この場合でも、図3、図6の
実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 6,
Although the PI compensators 24a to 24c are used, an integral compensator may be used instead. In this case, substantially the same effects as those of the embodiments of FIGS. 3 and 6 can be obtained.

【0065】次に、図7は、本発明の第3の実施形態
で、図1の実施形態と異なる点は、高調波の補償次数n
設定器27を設けた点である。この補償次数n設定器2
7は、それをマニュアル操作することにより、高調波基
準位相演算処理部16で処理に使用される高調波の次数
nを任意に選択し、設定することができるように構成さ
れている。
Next, FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention, which differs from the embodiment of FIG.
The point is that a setting device 27 is provided. This compensation order n setting device 2
Reference numeral 7 is configured so that the order n of the harmonic used in the processing by the harmonic reference phase calculation processing unit 16 can be arbitrarily selected and set by manually operating the same.

【0066】これにより、例えば7次高調波よりも11
次高調波の方が大きい電源の場合、この補償次数n設定
器27をマニュアル操作して、5次と11次の高調波を
選択し、設定してやれば、図3、または図6における高
調波基準位相演算処理部16の出力である積n・θrは、
5θrと11θrとなり、5次と11次の高調波を補償す
るのに必要な動作が得られることになる。
As a result, for example, 11
In the case of a power supply having a higher order harmonic, the compensation order n setting device 27 is manually operated to select and set the fifth and eleventh harmonics. The product n · θr, which is the output of the phase calculation processing unit 16, is
5θr and 11θr are obtained, and the operation necessary for compensating the fifth and eleventh harmonics can be obtained.

【0067】従って、この第3の実施形態による制御処
理をフローチャートで示すと、図9のようになる。この
図7の実施形態によれば、必要に応じて、任意の次数の
高調波を低減することができ、この結果、適用すべき交
流電源の状態いかんに拘らず、常に最適な高調波低減が
得られるという効果がある。
Therefore, the control processing according to the third embodiment is shown in a flowchart in FIG. According to the embodiment of FIG. 7, harmonics of any order can be reduced as necessary, and as a result, optimum harmonics reduction is always achieved regardless of the state of the AC power supply to be applied. It has the effect of being obtained.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明によれば、電源電圧やPWMコン
バータに含まれる高調波電圧成分を打ち消すようにPW
Mコンバータの交流側電圧を制御できるので、電圧歪み
が大きい場合でも、電源電流の高調波成分を低減でき、
この結果、交流リアクトルのインダクタンスを小さくし
ても、高調波電流成分の大きさを高調波電源電流規制値
以下に抑制することができ、PWMコンバータ装置を小
型、軽量、低価格化できるという効果がある。
According to the present invention, the PWM is controlled so as to cancel the power supply voltage and the harmonic voltage component contained in the PWM converter.
Since the AC side voltage of the M converter can be controlled, the harmonic component of the power supply current can be reduced even when the voltage distortion is large,
As a result, even if the inductance of the AC reactor is reduced, the magnitude of the harmonic current component can be suppressed to the harmonic power supply current regulation value or less, and the PWM converter can be reduced in size, weight, and price. is there.

【0069】更には、補償すべき高調波の次数を、マニ
ュアル操作により簡単に選択、設定することができるの
で、任意の次数の高調波を低減することができ、電源の
状態を問わず、常に最適な高調波低減が得られるという
効果がある。
Furthermore, since the order of the harmonic to be compensated can be easily selected and set by manual operation, the harmonic of an arbitrary order can be reduced, and the harmonics can be reduced regardless of the state of the power supply. There is an effect that optimal harmonic reduction can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるパルス幅変調コンバータ装置の一
実施形態例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a pulse width modulation converter device according to the present invention.

【図2】本発明の一実施形態例における基本波電流制御
部の詳細を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating details of a fundamental wave current control unit according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態例における高調波電流補償
部の詳細を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing details of a harmonic current compensator in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態例における高調波電流補償
部の動作説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of a harmonic current compensator in one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態例の動作を従来技術と比較
して説明するための波形図である。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining an operation of the embodiment of the present invention in comparison with a conventional technique.

【図6】本発明の他の一実施形態例における高調波電流
補償部の詳細を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing details of a harmonic current compensator in another embodiment of the present invention.

【図7】本発明のさらに別の一実施形態例における高調
波電流補償部を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a harmonic current compensator in yet another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに別の一実施形態の動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 交流リアクトル(ACL) 3 PWMコンバータ主回路 4 平滑コンデンサ 5 負荷 6 直流電圧検出器 7 直流電圧制御器 8 交流電圧検出器 9 電源電圧位相演算器 10 電流検出器(CT) 11 基本波電流制御部 12 UVW/dq変換処理部 13 非干渉電流制御処理部 14 dq/UVW変換処理部 15 高調波電流補償部 16 高調波基準位相演算処理部 17 各次数高調波電流算出処理部 18 各次数高調波補償電圧演算処理部 19 PWM信号発生部 20 3相/2相変換器 27 高調波補償次数設定器 Reference Signs List 1 AC power supply 2 AC reactor (ACL) 3 PWM converter main circuit 4 Smoothing capacitor 5 Load 6 DC voltage detector 7 DC voltage controller 8 AC voltage detector 9 Power supply voltage phase calculator 10 Current detector (CT) 11 Basic wave Current control unit 12 UVW / dq conversion processing unit 13 Non-interference current control processing unit 14 dq / UVW conversion processing unit 15 Harmonic current compensation unit 16 Harmonic reference phase calculation processing unit 17 Each order harmonic current calculation processing unit 18 Each order Harmonic compensation voltage calculation processing section 19 PWM signal generation section 20 3-phase / 2-phase converter 27 Harmonic compensation order setting device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 洋 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 産業機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平1−298959(JP,A) 特開 平8−80052(JP,A) 特開 平6−276746(JP,A) 特開 平7−123726(JP,A) 特開 平8−23679(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/155 H02M 7/219 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Fujii 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture Hitachi, Ltd. Industrial Equipment Division (56) References JP-A-1-298959 (JP, A) JP-A-8-80052 (JP, A) JP-A-6-276746 (JP, A) JP-A-7-123726 (JP, A) JP-A-8-23679 (JP, A) (58) Fields investigated Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/155 H02M 7/219

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3相交流電源とパルス幅変調コンバータ
主回路との間に交流リアクトルを備えたパルス幅変調コ
ンバータ装置において、 前記3相交流電源の電圧位相検出値と、前記パルス幅変
調コンバータ主回路の直流側の電圧検出値と、前記交流
リアクトルの電流検出値とに基づいて、前記交流リアク
トルに流れる電流が正弦波状になるように基本波のコン
バータ電圧指令を出力する基本波電流制御手段と、 前記3相交流電源の電圧位相検出値と、前記交流リアク
トルの電流検出値とに基づいて、交流リアクトルに流れ
る電流の高調波電流成分を検出し、この高調波電流成分
を抑えるようにコンバータ補償電圧指令を出力する高調
波電流補償手段とを設け、該高調波電流補償手段が前記交流リアクトルでの電圧降
下分を算出する手段を備え、 前記基本波のコンバータ電圧指令と、前記コンバータ補
償電圧指令を加えた出力により前記パルス幅変調コンバ
ータ主回路を制御することを特徴とするパルス幅変調コ
ンバータ装置。
In the pulse width modulation converter apparatus having an AC reactor between the 1. A 3-phase AC power supply and a pulse width modulation converter main circuit, and the voltage phase detection value of the 3-phase AC power source, the pulse width modulation converter main a voltage detection value of the direct current side of the circuit, based on the current detection value of the AC reactor, and the fundamental wave current control means the current flowing in the AC reactor to output the converter voltage command of the fundamental wave so that the sinusoidal Detecting a harmonic current component of a current flowing through the AC reactor based on a voltage phase detection value of the three-phase AC power supply and a current detection value of the AC reactor, and performing converter compensation so as to suppress the harmonic current component. And a harmonic current compensating means for outputting a voltage command, wherein the harmonic current compensating means reduces a voltage drop in the AC reactor.
A pulse width modulation converter device comprising: means for calculating a lower component, wherein the pulse width modulation converter main circuit is controlled by an output obtained by adding the converter voltage command of the fundamental wave and the converter compensation voltage command.
【請求項2】 請求項1のパルス幅変調コンバータ装置
において、 前記高調波電流補償手段が、 各次数の高調波基準位相と、交流リアクトルに流れる電
流の検出値から、固定座標軸成分を回転座標軸成分に変
換するdq変換器を介して交流リアクトル電流の各次数
の高調波電流成分を算出する手段と、 この各次数の高調波電流成分に対応した高調波電圧成分
を演算する手段と、 前記高調波電圧成分の演算結果を比例積分補償器又は積
分補償器を介してパルス幅変調コンバータの補償電圧指
令を出力する手段とで構成されていることを特徴とする
パルス幅変調コンバータ装置。
2. The pulse width modulation converter device according to claim 1, wherein the harmonic current compensating means calculates a fixed coordinate axis component from a harmonic reference phase of each order and a detected value of a current flowing through the AC reactor. Means for calculating a harmonic current component of each order of the AC reactor current via a dq converter for converting the component into a rotational coordinate axis component, and means for calculating a harmonic voltage component corresponding to the harmonic current component of each order And a means for outputting a compensation voltage command for the pulse width modulation converter via a proportional-integral compensator or an integral compensator based on the operation result of the harmonic voltage component.
【請求項3】 請求項1又は請求項2のいずれかに記載
のパルス幅変調コンバータ装置において、 前記高調波電流補償手段において、補償すべき高調波電
流成分の次数、マニュアル操作により選択、設定でき
手段が設けられていることを特徴とするパルス幅変調
コンバータ装置。
3. A according to claim 1 or claim 2
In the pulse width modulation converter device, in the harmonic current compensation means, the order of the harmonic current components to be compensated, selected by manual operation can be set
That means the pulse width modulation converter device, wherein a is provided.
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